JP2002203307A - 垂直磁気記録媒体および磁気記憶装置 - Google Patents
垂直磁気記録媒体および磁気記憶装置Info
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/62—Record carriers characterised by the selection of the material
- G11B5/64—Record carriers characterised by the selection of the material comprising only the magnetic material without bonding agent
- G11B5/66—Record carriers characterised by the selection of the material comprising only the magnetic material without bonding agent the record carriers consisting of several layers
- G11B5/676—Record carriers characterised by the selection of the material comprising only the magnetic material without bonding agent the record carriers consisting of several layers having magnetic layers separated by a nonmagnetic layer, e.g. antiferromagnetic layer, Cu layer or coupling layer
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- Y10S428/90—Magnetic feature
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- Magnetic Record Carriers (AREA)
- Thin Magnetic Films (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 １平方インチあたり５０ギガビット以上の記
録密度で高い媒体Ｓ／Ｎを有する二層垂直磁気記録媒体
と、エラーレートの低い、信頼性に優れた磁気記憶装置
を提供する。 【解決手段】 基板１１上にプリコート層１２、軟磁性
下地層１３、中間層１４、垂直記録層１５を順次積層し
てなる垂直磁気記録媒体において、軟磁性下地層１３の
主成分をＦｅとＴａとＣとし、Ｔａ濃度を８ａｔ％以上
１５ａｔ％以下とし、かつ、Ｃ濃度とＴａ濃度の比（Ｃ
濃度／Ｔａ濃度）を０．５以上０．９以下とする。
録密度で高い媒体Ｓ／Ｎを有する二層垂直磁気記録媒体
と、エラーレートの低い、信頼性に優れた磁気記憶装置
を提供する。 【解決手段】 基板１１上にプリコート層１２、軟磁性
下地層１３、中間層１４、垂直記録層１５を順次積層し
てなる垂直磁気記録媒体において、軟磁性下地層１３の
主成分をＦｅとＴａとＣとし、Ｔａ濃度を８ａｔ％以上
１５ａｔ％以下とし、かつ、Ｃ濃度とＴａ濃度の比（Ｃ
濃度／Ｔａ濃度）を０．５以上０．９以下とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気記録媒体およ
び磁気記憶装置に係り、特に１平方インチあたり５０ギ
ガビット以上の記録密度を有する磁気記録媒体と、その
磁気記録媒体を組み込んだ磁気記憶装置に関する。
び磁気記憶装置に係り、特に１平方インチあたり５０ギ
ガビット以上の記録密度を有する磁気記録媒体と、その
磁気記録媒体を組み込んだ磁気記憶装置に関する。
【０００２】
【従来技術】近年、コンピュータの扱う情報量は増加の
一途をたどっており、外部記憶装置である磁気ディスク
装置にはますますの大容量化と高速化とが求められてい
る。ところが、記録密度が高まるにつれていわゆる熱揺
らぎの影響が顕著になってきており、従来の面内記録方
式では、１平方インチあたり４０ギガビットを超える面
記録密度を達成することは困難と考えられている。
一途をたどっており、外部記憶装置である磁気ディスク
装置にはますますの大容量化と高速化とが求められてい
る。ところが、記録密度が高まるにつれていわゆる熱揺
らぎの影響が顕著になってきており、従来の面内記録方
式では、１平方インチあたり４０ギガビットを超える面
記録密度を達成することは困難と考えられている。
【０００３】一方、垂直記録方式は、面内記録方式と異
なりビット境界の反磁界が小さく、高密度記録ほど磁化
が安定に保たれる特性があるため、現行の面内記録方式
の熱揺らぎ限界を超える有力な手段の一つと考えられて
いる。垂直記録方式で用いられる媒体には、軟磁性下地
層を有する二層垂直記録媒体と軟磁性下地層を有さない
単層垂直記録媒体とがあるが、強い垂直記録磁界と急峻
な磁界勾配が得られる単磁極型ヘッドを利用でき、単層
垂直媒体に比べ記録分解能が伸びる利点があるという理
由から、実用化の点で二層垂直記録媒体と単磁極型ヘッ
ドとの組合わせが有効と考えられている。
なりビット境界の反磁界が小さく、高密度記録ほど磁化
が安定に保たれる特性があるため、現行の面内記録方式
の熱揺らぎ限界を超える有力な手段の一つと考えられて
いる。垂直記録方式で用いられる媒体には、軟磁性下地
層を有する二層垂直記録媒体と軟磁性下地層を有さない
単層垂直記録媒体とがあるが、強い垂直記録磁界と急峻
な磁界勾配が得られる単磁極型ヘッドを利用でき、単層
垂直媒体に比べ記録分解能が伸びる利点があるという理
由から、実用化の点で二層垂直記録媒体と単磁極型ヘッ
ドとの組合わせが有効と考えられている。
【０００４】二層垂直記録媒体の場合、高い記録分解能
が得られる反面、単層垂直記録媒体でも見られる記録層
に起因するノイズに加え、軟磁性下地層に起因するノイ
ズが問題となる。このノイズは、軟磁性下地層の磁壁か
ら発生するスパイク状のノイズと、軟磁性下地層の磁化
状態により記録層の磁化遷移が揺らぐ、いわゆる遷移性
ノイズに大別される。
が得られる反面、単層垂直記録媒体でも見られる記録層
に起因するノイズに加え、軟磁性下地層に起因するノイ
ズが問題となる。このノイズは、軟磁性下地層の磁壁か
ら発生するスパイク状のノイズと、軟磁性下地層の磁化
状態により記録層の磁化遷移が揺らぐ、いわゆる遷移性
ノイズに大別される。
【０００５】スパイクノイズを低減する技術に関して
は、例えば特開平７−１２９９４６号公報、特開平１１
−１９１２１７号公報に開示されているように、軟磁性
下地層と基板の間に硬磁性ピニング層を設け、軟磁性下
地層の磁区構造を制御し、スパイクノイズを低減する方
法がある。しかしながら、従来の技術はスパイクノイズ
と遷移性ノイズの双方を低減するものでは無かったた
め、従来の垂直磁気記録媒体は、軟磁性下地層に起因す
る媒体ノイズが十分低減されたものではなかった。
は、例えば特開平７−１２９９４６号公報、特開平１１
−１９１２１７号公報に開示されているように、軟磁性
下地層と基板の間に硬磁性ピニング層を設け、軟磁性下
地層の磁区構造を制御し、スパイクノイズを低減する方
法がある。しかしながら、従来の技術はスパイクノイズ
と遷移性ノイズの双方を低減するものでは無かったた
め、従来の垂直磁気記録媒体は、軟磁性下地層に起因す
る媒体ノイズが十分低減されたものではなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】面内記録方式の熱揺ら
ぎ限界を超える記録密度で、二層垂直媒体と単磁極ヘッ
ドとの組合わせによる垂直記録方式が適用されることを
考慮すると、記録層起因の媒体ノイズ低減に加え、軟磁
性下地層起因の媒体ノイズを大幅に低減することが必要
である。
ぎ限界を超える記録密度で、二層垂直媒体と単磁極ヘッ
ドとの組合わせによる垂直記録方式が適用されることを
考慮すると、記録層起因の媒体ノイズ低減に加え、軟磁
性下地層起因の媒体ノイズを大幅に低減することが必要
である。
【０００７】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものである。より具体的には、１平方インチあたり
５０ギガビット以上の記録密度で高い媒体Ｓ／Ｎを有
し、媒体ノイズの低減された垂直磁気記録媒体を提供
し、高密度磁気記憶装置の実現を容易ならしめることを
目的とする。
れたものである。より具体的には、１平方インチあたり
５０ギガビット以上の記録密度で高い媒体Ｓ／Ｎを有
し、媒体ノイズの低減された垂直磁気記録媒体を提供
し、高密度磁気記憶装置の実現を容易ならしめることを
目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】従来、軟磁性下地層の材
料としては、ＮｉＦｅ、ＦｅＡｌＳｉ等の多結晶材料や
ＣｏＮｉＺｒ、ＣｏＴａＺｒ等の非晶質材料が提案され
ている。本発明者らは、膜形成時には実質的に非晶質で
あり、飽和磁束が小さいが、熱処理を施すことで強磁性
のα−Ｆｅ微結晶が析出し、高い飽和磁束密度が得られ
る材料を軟磁性下地層に用いることで、従来の軟磁性下
地層材料で見られるスパイク状のノイズを低減でき、さ
らに、軟磁性下地層起因の遷移性ノイズも低減できるこ
とを見出した。
料としては、ＮｉＦｅ、ＦｅＡｌＳｉ等の多結晶材料や
ＣｏＮｉＺｒ、ＣｏＴａＺｒ等の非晶質材料が提案され
ている。本発明者らは、膜形成時には実質的に非晶質で
あり、飽和磁束が小さいが、熱処理を施すことで強磁性
のα−Ｆｅ微結晶が析出し、高い飽和磁束密度が得られ
る材料を軟磁性下地層に用いることで、従来の軟磁性下
地層材料で見られるスパイク状のノイズを低減でき、さ
らに、軟磁性下地層起因の遷移性ノイズも低減できるこ
とを見出した。
【０００９】軟磁性下地層起因の媒体ノイズを低減し、
かつ良好な軟磁気特性を得るためには、先述したα−Ｆ
ｅ微結晶を均一に析出させることが重要である。このた
めには、軟磁性下地層の材料として主成分がＦｅとＴａ
とＣである合金を用い、Ｔａ濃度を８ａｔ％以上１５ａ
ｔ％以下とすることが好ましい。Ｔａ濃度を８ａｔ％よ
り少なくすると膜形成時に結晶化し、媒体ノイズが大幅
に増大するため望ましくない。一方、Ｔａ濃度を１５ａ
ｔ％より大きくすると飽和磁束密度が低下し、ヘッドを
補助する機能が損なわれ、高保磁力の媒体への書込みが
不十分になるため望ましくない。
かつ良好な軟磁気特性を得るためには、先述したα−Ｆ
ｅ微結晶を均一に析出させることが重要である。このた
めには、軟磁性下地層の材料として主成分がＦｅとＴａ
とＣである合金を用い、Ｔａ濃度を８ａｔ％以上１５ａ
ｔ％以下とすることが好ましい。Ｔａ濃度を８ａｔ％よ
り少なくすると膜形成時に結晶化し、媒体ノイズが大幅
に増大するため望ましくない。一方、Ｔａ濃度を１５ａ
ｔ％より大きくすると飽和磁束密度が低下し、ヘッドを
補助する機能が損なわれ、高保磁力の媒体への書込みが
不十分になるため望ましくない。
【００１０】更に、Ｔａ濃度とＣ濃度の比（Ｔａ濃度／
Ｃ濃度）を０．５以上０．９以下とすることが望まし
い。Ｔａ濃度および、Ｔａ濃度とＣ濃度の比（Ｔａ濃度
／Ｃ濃度）を上記範囲とした上で適切な熱処理を施すこ
とにより強磁性のα−Ｆｅ微結晶をより均一に析出させ
ることができる。Ｔａ濃度とＣ濃度の比が上記範囲外で
あると、熱処理によるα−ＦｅおよびＴａＣの分離が不
十分となり、軟磁気特性が劣化するため望ましくない。
Ｃ濃度）を０．５以上０．９以下とすることが望まし
い。Ｔａ濃度および、Ｔａ濃度とＣ濃度の比（Ｔａ濃度
／Ｃ濃度）を上記範囲とした上で適切な熱処理を施すこ
とにより強磁性のα−Ｆｅ微結晶をより均一に析出させ
ることができる。Ｔａ濃度とＣ濃度の比が上記範囲外で
あると、熱処理によるα−ＦｅおよびＴａＣの分離が不
十分となり、軟磁気特性が劣化するため望ましくない。
【００１１】前記ＦｅとＴａとＣとを主成分とする軟磁
性下地層は基板の上に直接形成しても良いが、基板の上
に形成された非磁性のプリコート層を介して軟磁性下地
層を形成することにより、基板材料や熱処理時の温度分
布に起因する軟磁気特性の不均一性を抑制することがで
きる。プリコート材料としては基板との密着性が良く、
表面が平坦であり、熱処理による軟磁性下地層と反応が
少ないものが望ましい。具体的にはＮｉＺｒ合金、Ｎｉ
Ｔａ合金、ＮｉＮｂ合金、ＮｉＴａＺｒ合金、ＮｉＮｂ
Ｚｒ合金、ＣｏＣｒＺｒ合金、ＮｉＣｒＺｒ合金等の非
晶質もしくは微結晶材料を用いることができる。ここ
で、非晶質もしくは微結晶材料とは、粉末Ｘ線回折のθ
−２θスキャンおよび薄膜Ｘ線回折の２θスキャンで明
瞭な回折ピークが観察されない材料を指す。
性下地層は基板の上に直接形成しても良いが、基板の上
に形成された非磁性のプリコート層を介して軟磁性下地
層を形成することにより、基板材料や熱処理時の温度分
布に起因する軟磁気特性の不均一性を抑制することがで
きる。プリコート材料としては基板との密着性が良く、
表面が平坦であり、熱処理による軟磁性下地層と反応が
少ないものが望ましい。具体的にはＮｉＺｒ合金、Ｎｉ
Ｔａ合金、ＮｉＮｂ合金、ＮｉＴａＺｒ合金、ＮｉＮｂ
Ｚｒ合金、ＣｏＣｒＺｒ合金、ＮｉＣｒＺｒ合金等の非
晶質もしくは微結晶材料を用いることができる。ここ
で、非晶質もしくは微結晶材料とは、粉末Ｘ線回折のθ
−２θスキャンおよび薄膜Ｘ線回折の２θスキャンで明
瞭な回折ピークが観察されない材料を指す。
【００１２】本発明の垂直磁気記録媒体に用いる中間層
としては非磁性の非晶質もしくはｈｃｐ構造の合金を、
垂直記録層としてはＣｏＣｒＰｔ合金やＣｏ／Ｐｄ多層
膜もしくはＣｏ／Ｐｔ多層膜等を用いることができる。
特にＣｏ／Ｐｄ多層膜やＣｏ／Ｐｔ多層膜は、薄い膜厚
で５ｋＯｅ以上の高い保磁力が得られるため、本発明の
軟磁性下地層と組み合わせることで記録密度の向上が可
能となる。
としては非磁性の非晶質もしくはｈｃｐ構造の合金を、
垂直記録層としてはＣｏＣｒＰｔ合金やＣｏ／Ｐｄ多層
膜もしくはＣｏ／Ｐｔ多層膜等を用いることができる。
特にＣｏ／Ｐｄ多層膜やＣｏ／Ｐｔ多層膜は、薄い膜厚
で５ｋＯｅ以上の高い保磁力が得られるため、本発明の
軟磁性下地層と組み合わせることで記録密度の向上が可
能となる。
【００１３】垂直記録層の保護層として、カーボンを主
成分とする厚さ３ｎｍ以上、１０ｎｍ以下の膜を形成
し、更にパーフルオロアルキルポリエーテル等の潤滑層
を１ｎｍ以上、１０ｎｍ以下の厚さで形成することによ
り、信頼性の高い垂直磁気記録媒体が得られる。
成分とする厚さ３ｎｍ以上、１０ｎｍ以下の膜を形成
し、更にパーフルオロアルキルポリエーテル等の潤滑層
を１ｎｍ以上、１０ｎｍ以下の厚さで形成することによ
り、信頼性の高い垂直磁気記録媒体が得られる。
【００１４】本発明の磁気記憶装置は、前述した垂直磁
気記録媒体と、これを記録方向に駆動する駆動部と、記
録部と再生部からなる磁気ヘッドと、磁気ヘッドを垂直
磁気記録媒体に対して相対運動させる手段と、磁気ヘッ
ドの信号入力と磁気ヘッドからの出力信号再生を行なう
ための記録再生処理手段を有する磁気記憶装置におい
て、磁気ヘッドの再生部を巨大磁気抵抗効果もしくは磁
気トンネル効果を利用した高感度素子で構成する。これ
により、１平方インチあたり５０ギガビット以上の記録
密度で高い信頼性を有する磁気記憶装置を実現すること
ができる。
気記録媒体と、これを記録方向に駆動する駆動部と、記
録部と再生部からなる磁気ヘッドと、磁気ヘッドを垂直
磁気記録媒体に対して相対運動させる手段と、磁気ヘッ
ドの信号入力と磁気ヘッドからの出力信号再生を行なう
ための記録再生処理手段を有する磁気記憶装置におい
て、磁気ヘッドの再生部を巨大磁気抵抗効果もしくは磁
気トンネル効果を利用した高感度素子で構成する。これ
により、１平方インチあたり５０ギガビット以上の記録
密度で高い信頼性を有する磁気記憶装置を実現すること
ができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。 〔実施例１〕図１に、本実施例の垂直磁気記録媒体の層
構成を示す。基板１１にはアルカリ洗浄した２．５イン
チ型のガラス基板を用い、プリコート層１２、軟磁性下
地層１３、中間層１４、垂直記録層１５、保護層１６を
ＤＣマグネトロンスパッタリング法により順次積層し
た。軟磁性下地層１３の組成のみを変化させ他は同一条
件にして、Ａ〜Ｇの７種類の試料（試料Ｆ、Ｇは比較
例）を作製した。各層の作製に用いたターゲットを表１
に示す。
施の形態を説明する。 〔実施例１〕図１に、本実施例の垂直磁気記録媒体の層
構成を示す。基板１１にはアルカリ洗浄した２．５イン
チ型のガラス基板を用い、プリコート層１２、軟磁性下
地層１３、中間層１４、垂直記録層１５、保護層１６を
ＤＣマグネトロンスパッタリング法により順次積層し
た。軟磁性下地層１３の組成のみを変化させ他は同一条
件にして、Ａ〜Ｇの７種類の試料（試料Ｆ、Ｇは比較
例）を作製した。各層の作製に用いたターゲットを表１
に示す。
【００１６】
【表１】
【００１７】製膜条件はＡｒガス圧を０．５Ｐａとし、
軟磁性下地層１３を形成後、赤外線ランプヒーターによ
り１６００Ｗで１２秒の熱処理（基板到達温度：４５０
−５００℃）を行った。垂直記録層１５形成時の基板温
度は約２７０℃であった。各層の膜厚はプリコート層１
２が３０ｎｍ、軟磁性下地層１３が４７４ｎｍ、中間層
１４が５ｎｍ、垂直記録層１５が２０ｎｍ、保護層１６
が５ｎｍである。潤滑層１７は、パーフルオロアルキル
ポリエーテル系の材料をフルオロカーボン材料で希釈し
塗布した。また、軟磁性下地層１３の磁気特性および微
細構造を評価するため、中間層１４および垂直記録層１
５を形成しない試料を同様な製膜条件で作製した。
軟磁性下地層１３を形成後、赤外線ランプヒーターによ
り１６００Ｗで１２秒の熱処理（基板到達温度：４５０
−５００℃）を行った。垂直記録層１５形成時の基板温
度は約２７０℃であった。各層の膜厚はプリコート層１
２が３０ｎｍ、軟磁性下地層１３が４７４ｎｍ、中間層
１４が５ｎｍ、垂直記録層１５が２０ｎｍ、保護層１６
が５ｎｍである。潤滑層１７は、パーフルオロアルキル
ポリエーテル系の材料をフルオロカーボン材料で希釈し
塗布した。また、軟磁性下地層１３の磁気特性および微
細構造を評価するため、中間層１４および垂直記録層１
５を形成しない試料を同様な製膜条件で作製した。
【００１８】本実施例および比較例の媒体のノイズ特性
を、記録再生分離型の磁気ヘッドを用いて評価した。記
録用のリングヘッドのギャップ長は０．３μｍ、記録ト
ラック幅は１．７μｍ、再生用のＧＭＲヘッドのシール
ド間隔は０．１６μｍ、再生トラック幅は１．３μｍ、
浮上量は２０ｎｍとした。ここでは媒体ノイズの指標と
して、２００ｋＦＣＩの媒体ノイズ（Ｎｄ）を２０ｋＦ
ＣＩの再生出力（Ｓｌｆ）で規格化した値を用いた。結
果を表２に示す。
を、記録再生分離型の磁気ヘッドを用いて評価した。記
録用のリングヘッドのギャップ長は０．３μｍ、記録ト
ラック幅は１．７μｍ、再生用のＧＭＲヘッドのシール
ド間隔は０．１６μｍ、再生トラック幅は１．３μｍ、
浮上量は２０ｎｍとした。ここでは媒体ノイズの指標と
して、２００ｋＦＣＩの媒体ノイズ（Ｎｄ）を２０ｋＦ
ＣＩの再生出力（Ｓｌｆ）で規格化した値を用いた。結
果を表２に示す。
【００１９】
【表２】
【００２０】媒体ノイズは軟磁性下地層の組成に大きく
依存し、Ｔａ濃度が８ａｔ％以上で、かつ、Ｔａ濃度と
Ｃ濃度の比が０．５以上０．９以下にある場合（図９参
照）に低いノイズ特性が得られた。表２に併せて示した
ように、本実施例と比較例の媒体の垂直保磁力と角形比
にはそれほど大きな差が見られないことから、本実施例
と比較例の媒体で見られる媒体ノイズの大きな差は軟磁
性下地層に起因すると考えられる。そこで、各媒体の軟
磁性下地層の微細構造をＸ線回折法および透過型電子顕
微鏡（ＴＥＭ）により調べた。
依存し、Ｔａ濃度が８ａｔ％以上で、かつ、Ｔａ濃度と
Ｃ濃度の比が０．５以上０．９以下にある場合（図９参
照）に低いノイズ特性が得られた。表２に併せて示した
ように、本実施例と比較例の媒体の垂直保磁力と角形比
にはそれほど大きな差が見られないことから、本実施例
と比較例の媒体で見られる媒体ノイズの大きな差は軟磁
性下地層に起因すると考えられる。そこで、各媒体の軟
磁性下地層の微細構造をＸ線回折法および透過型電子顕
微鏡（ＴＥＭ）により調べた。
【００２１】図２に、熱処理後の軟磁性下地層のＸ線回
折パターンを示す。比較例の媒体Ｇに用いたＦｅ−６ａ
ｔ％Ｔａ−１２ａｔ％Ｃ膜では非常に強いα−Ｆｅ １
１０回折ピークが観察されたが、その他の組成（図２に
は、一例としてＦｅ−８ａｔ％Ｔａ−１６ａｔ％Ｃ膜の
回折パターンを示す）では弱いα−Ｆｅ １１０回折ピ
ークが観察された。これは図３に示すように、Ｆｅ−６
ａｔ％Ｔａ−１２ａｔ％Ｃ膜では膜形成時（熱処理前）
に結晶化しているのに対し、その他の組成では膜形成時
には概ね非晶質であるためである。その結果、図４のＴ
ＥＭ明視野像および電子線回折パターンに示すように、
熱処理後のＦｅ−６ａｔ％Ｔａ−１２ａｔ％Ｃ膜は、結
晶方位が概ね揃った２０−３０ｎｍの結晶粒が複数合体
した粒子（粒径：約１００ｎｍ）から構成されているの
に対し、その他の組成の膜（図４には、一例としてＦｅ
−８ａｔ％Ｔａ−１６ａｔ％Ｃ膜に対する観察結果を示
す）では、粒径１０ｎｍ程度の微細な結晶粒で構成され
ていた。したがって、Ｆｅ−Ｔａ−Ｃ合金を軟磁性下地
層として用いる場合、膜形成時に非晶質であることが重
要であり、そのためにはＴａ濃度を８ａｔ％以上とする
ことが有効であることがわかる。ただし、Ｔａ濃度を８
ａｔ％とした場合でもＣ濃度が低い場合（比較例の媒体
Ｇ）は媒体ノイズが大きいことから、Ｔａ濃度を８ａｔ
％以上にすることに加え、Ｔａ濃度とＣ濃度の比（Ｔａ
濃度／Ｃ濃度）を０．５以上０．９以下にすることが必
要となる。
折パターンを示す。比較例の媒体Ｇに用いたＦｅ−６ａ
ｔ％Ｔａ−１２ａｔ％Ｃ膜では非常に強いα−Ｆｅ １
１０回折ピークが観察されたが、その他の組成（図２に
は、一例としてＦｅ−８ａｔ％Ｔａ−１６ａｔ％Ｃ膜の
回折パターンを示す）では弱いα−Ｆｅ １１０回折ピ
ークが観察された。これは図３に示すように、Ｆｅ−６
ａｔ％Ｔａ−１２ａｔ％Ｃ膜では膜形成時（熱処理前）
に結晶化しているのに対し、その他の組成では膜形成時
には概ね非晶質であるためである。その結果、図４のＴ
ＥＭ明視野像および電子線回折パターンに示すように、
熱処理後のＦｅ−６ａｔ％Ｔａ−１２ａｔ％Ｃ膜は、結
晶方位が概ね揃った２０−３０ｎｍの結晶粒が複数合体
した粒子（粒径：約１００ｎｍ）から構成されているの
に対し、その他の組成の膜（図４には、一例としてＦｅ
−８ａｔ％Ｔａ−１６ａｔ％Ｃ膜に対する観察結果を示
す）では、粒径１０ｎｍ程度の微細な結晶粒で構成され
ていた。したがって、Ｆｅ−Ｔａ−Ｃ合金を軟磁性下地
層として用いる場合、膜形成時に非晶質であることが重
要であり、そのためにはＴａ濃度を８ａｔ％以上とする
ことが有効であることがわかる。ただし、Ｔａ濃度を８
ａｔ％とした場合でもＣ濃度が低い場合（比較例の媒体
Ｇ）は媒体ノイズが大きいことから、Ｔａ濃度を８ａｔ
％以上にすることに加え、Ｔａ濃度とＣ濃度の比（Ｔａ
濃度／Ｃ濃度）を０．５以上０．９以下にすることが必
要となる。
【００２２】次に、振動試料型磁力計を用い軟磁性下地
層の磁気特性を調べた。その結果を表３に示す。ここ
で、磁界の印加方向はヘッド走行方向とし、飽和磁束密
度Ｂｓの値は２９８Ｋで印加磁界を１３ｋＯｅとした時
の磁化の値から求めた。本実施例の軟磁性下地層はいず
れもＢｓは約１．５Ｔ以上、２９８Ｋで測定した保磁力
Ｈｃ（２９８Ｋ）は１Ｏｅ以下と優れた軟磁気特性を示
した。なお、これらの磁気特性は、基板上にプリコート
層と軟磁性下地層を形成し、熱処理を施した試料で測定
した。
層の磁気特性を調べた。その結果を表３に示す。ここ
で、磁界の印加方向はヘッド走行方向とし、飽和磁束密
度Ｂｓの値は２９８Ｋで印加磁界を１３ｋＯｅとした時
の磁化の値から求めた。本実施例の軟磁性下地層はいず
れもＢｓは約１．５Ｔ以上、２９８Ｋで測定した保磁力
Ｈｃ（２９８Ｋ）は１Ｏｅ以下と優れた軟磁気特性を示
した。なお、これらの磁気特性は、基板上にプリコート
層と軟磁性下地層を形成し、熱処理を施した試料で測定
した。
【００２３】
【表３】
【００２４】図５に、２９８Ｋおよび１７３Ｋで測定し
た軟磁性下地層の磁化曲線を示す。図５（ａ）に示され
るように、本実施例の軟磁性下地層の場合、１７３Ｋで
測定した保磁力Ｈｃ（１７３Ｋ）は２９８Ｋで測定した
保磁力Ｈｃ（２９８Ｋ）にくらべ増加している。熱揺ら
ぎの影響は結晶粒径が小さいほど大きくなることから、
本実施例の軟磁性層ではα−Ｆｅ微結晶の粒径が１０ｎ
ｍ程度と小さいことに起因してこのような低い保磁力が
得られていると考えられる。一方、比較例１のＦｅ−６
ａｔ％Ｔａ−１２ａｔ％Ｃ膜は、Ｈｃ（２９８Ｋ）が
８．７Ｏｅと大きな値を示したが、これはα−Ｆｅ結晶
粒のサイズが肥大化し、結晶磁気異方性の寄与が増大し
たためと考えられる。また、比較例１のＦｅ−８ａｔ％
Ｔａ−８ａｔ％Ｃ膜では、図５（ｂ）に示されるように
１７３Ｋで測定した磁化曲線が特性の異なる磁化曲線を
足し合わせたような形状を示し、Ｂｓも１．３Ｔと低い
ことから、熱処理によるα−ＦｅとＴａＣの分離がうま
くいっていないと考えられる。
た軟磁性下地層の磁化曲線を示す。図５（ａ）に示され
るように、本実施例の軟磁性下地層の場合、１７３Ｋで
測定した保磁力Ｈｃ（１７３Ｋ）は２９８Ｋで測定した
保磁力Ｈｃ（２９８Ｋ）にくらべ増加している。熱揺ら
ぎの影響は結晶粒径が小さいほど大きくなることから、
本実施例の軟磁性層ではα−Ｆｅ微結晶の粒径が１０ｎ
ｍ程度と小さいことに起因してこのような低い保磁力が
得られていると考えられる。一方、比較例１のＦｅ−６
ａｔ％Ｔａ−１２ａｔ％Ｃ膜は、Ｈｃ（２９８Ｋ）が
８．７Ｏｅと大きな値を示したが、これはα−Ｆｅ結晶
粒のサイズが肥大化し、結晶磁気異方性の寄与が増大し
たためと考えられる。また、比較例１のＦｅ−８ａｔ％
Ｔａ−８ａｔ％Ｃ膜では、図５（ｂ）に示されるように
１７３Ｋで測定した磁化曲線が特性の異なる磁化曲線を
足し合わせたような形状を示し、Ｂｓも１．３Ｔと低い
ことから、熱処理によるα−ＦｅとＴａＣの分離がうま
くいっていないと考えられる。
【００２５】以上述べたように、軟磁性下地層起因の媒
体ノイズを低く抑えるためには、粒径が１０ｎｍ程度の
α−Ｆｅ微結晶を均一に析出させることが重要である。
このような微細構造を持つ軟磁性下地層は、常温での保
磁力Ｈｃ（２９８Ｋ）が１Ｏｅ以下と低く、低温でＨｃ
が増加する特性を有する。本実施例では、低温での保磁
力Ｈｃ（１７３Ｋ）はいずれも３Ｏｅ以上の値を示して
おり、したがって、軟磁性下地層の保磁力としては、常
温（２９８Ｋ）での値が１Ｏｅ以下、低温（１７３Ｋ）
での値が３Ｏｅ程度以上であることが必要と考えられ
る。なお、本実施例では軟磁性下地層材料としてＦｅ−
Ｔａ−Ｃ合金膜を例にとって説明したが、Ｈｃ（２９８
Ｋ）が１Ｏｅ以下でＨｃ（１７３Ｋ）が３Ｏｅ以上であ
れば特に材料を限定するものではない。
体ノイズを低く抑えるためには、粒径が１０ｎｍ程度の
α−Ｆｅ微結晶を均一に析出させることが重要である。
このような微細構造を持つ軟磁性下地層は、常温での保
磁力Ｈｃ（２９８Ｋ）が１Ｏｅ以下と低く、低温でＨｃ
が増加する特性を有する。本実施例では、低温での保磁
力Ｈｃ（１７３Ｋ）はいずれも３Ｏｅ以上の値を示して
おり、したがって、軟磁性下地層の保磁力としては、常
温（２９８Ｋ）での値が１Ｏｅ以下、低温（１７３Ｋ）
での値が３Ｏｅ程度以上であることが必要と考えられ
る。なお、本実施例では軟磁性下地層材料としてＦｅ−
Ｔａ−Ｃ合金膜を例にとって説明したが、Ｈｃ（２９８
Ｋ）が１Ｏｅ以下でＨｃ（１７３Ｋ）が３Ｏｅ以上であ
れば特に材料を限定するものではない。
【００２６】本実施例の媒体Ｂと、記録用にトラック幅
が０．２５μｍの単磁極ヘッド、再生用にシールド間隔
が０．０８μｍでトラック幅が０．２２μｍのＧＭＲヘ
ッドを用いて、ヘッド浮上量が１０ｎｍの条件で記録再
生を行なった。信号の再生波形をＥＥＰＲ４系の信号処
理回路を通してエラーレート評価を行なったところ、面
記録密度５０Ｇｂ／ｉｎ２の条件で１０−６以下のエラ
ーレート値が得られた。なお、この評価に用いた記録再
生分離型ヘッドは、図６に示すように主磁極６１、記録
コイル６２、補助磁極兼上部シールド６３、ＧＭＲ素子
６４および下部シールド６５を有してなる構成を持つも
のである。
が０．２５μｍの単磁極ヘッド、再生用にシールド間隔
が０．０８μｍでトラック幅が０．２２μｍのＧＭＲヘ
ッドを用いて、ヘッド浮上量が１０ｎｍの条件で記録再
生を行なった。信号の再生波形をＥＥＰＲ４系の信号処
理回路を通してエラーレート評価を行なったところ、面
記録密度５０Ｇｂ／ｉｎ２の条件で１０−６以下のエラ
ーレート値が得られた。なお、この評価に用いた記録再
生分離型ヘッドは、図６に示すように主磁極６１、記録
コイル６２、補助磁極兼上部シールド６３、ＧＭＲ素子
６４および下部シールド６５を有してなる構成を持つも
のである。
【００２７】〔実施例２〕本発明による磁気記憶装置を
図７により説明する。この装置は、垂直磁気記録媒体７
１と、これを回転駆動する駆動部７２と、磁気ヘッド７
３およびその駆動手段７４と、前記磁気ヘッドの記録再
生信号処理手段７５を有してなる周知の構成を持つ磁気
記憶装置である。前記磁気ヘッドは磁気ヘッドスライダ
の上に形成された記録再生分離型の磁気ヘッドである。
単磁極型の記録ヘッドのトラック幅は０．２５μｍ、再
生用のＧＭＲヘッドのシールド間隔は０．０８μｍ、ト
ラック幅は０．２２μｍである。
図７により説明する。この装置は、垂直磁気記録媒体７
１と、これを回転駆動する駆動部７２と、磁気ヘッド７
３およびその駆動手段７４と、前記磁気ヘッドの記録再
生信号処理手段７５を有してなる周知の構成を持つ磁気
記憶装置である。前記磁気ヘッドは磁気ヘッドスライダ
の上に形成された記録再生分離型の磁気ヘッドである。
単磁極型の記録ヘッドのトラック幅は０．２５μｍ、再
生用のＧＭＲヘッドのシールド間隔は０．０８μｍ、ト
ラック幅は０．２２μｍである。
【００２８】実施例１の媒体Ｂを上記磁気記憶装置に組
み込んでヘッド浮上量１０ｎｍ、線記録密度５９０ｋＢ
ＰＩ、トラック密度８９ｋＴＰＩの条件で記録再生特性
を評価したところ、１０℃から５０℃の温度範囲におい
て、５２．５Ｇｂ／ｉｎ２の面記録密度の記録再生特性
仕様を十分満たした。
み込んでヘッド浮上量１０ｎｍ、線記録密度５９０ｋＢ
ＰＩ、トラック密度８９ｋＴＰＩの条件で記録再生特性
を評価したところ、１０℃から５０℃の温度範囲におい
て、５２．５Ｇｂ／ｉｎ２の面記録密度の記録再生特性
仕様を十分満たした。
【００２９】〔実施例３〕実施例２の磁気記憶装置と同
様な構成で、再生ヘッドに磁気トンネル効果を利用した
高感度素子を用いた磁気記憶装置に、実施例１の媒体Ｅ
を組み込んでヘッド浮上量１０ｎｍ、線記録密度６７４
ｋＢＰＩ、トラック密度８９ｋＴＰＩの条件で記録再生
特性を評価したところ、１０℃から５０℃の温度範囲に
おいて、６０Ｇｂ／ｉｎ２の面記録密度の記録再生特性
仕様を十分満たした。なお、この評価に用いた磁気トン
ネル効果を利用した高感度素子は、図８に示すように上
部電極８１、反強磁性層８２、磁化固定層８３、絶縁層
８４、磁化自由層８５および下部電極８６を有してなる
周知の構成を持つものである。
様な構成で、再生ヘッドに磁気トンネル効果を利用した
高感度素子を用いた磁気記憶装置に、実施例１の媒体Ｅ
を組み込んでヘッド浮上量１０ｎｍ、線記録密度６７４
ｋＢＰＩ、トラック密度８９ｋＴＰＩの条件で記録再生
特性を評価したところ、１０℃から５０℃の温度範囲に
おいて、６０Ｇｂ／ｉｎ２の面記録密度の記録再生特性
仕様を十分満たした。なお、この評価に用いた磁気トン
ネル効果を利用した高感度素子は、図８に示すように上
部電極８１、反強磁性層８２、磁化固定層８３、絶縁層
８４、磁化自由層８５および下部電極８６を有してなる
周知の構成を持つものである。
【００３０】
【発明の効果】本発明により、１平方インチあたり５０
ギガビット以上の記録密度でエラーレートの低い信頼性
に優れた磁気記憶装置が実現できる。
ギガビット以上の記録密度でエラーレートの低い信頼性
に優れた磁気記憶装置が実現できる。
【図１】本発明の一実施例の垂直磁気記録媒体の層構成
を示す図。
を示す図。
【図２】熱処理後の軟磁性下地層のＸ線回折パターンを
示す図。
示す図。
【図３】熱処理前の軟磁性下地層のＸ線回折パターンを
示す図。
示す図。
【図４】熱処理後の軟磁性下地層の平面ＴＥＭ像と電子
線回折パターンを示す図。
線回折パターンを示す図。
【図５】２９８Ｋおよび１７３Ｋで測定した軟磁性下地
層の磁化曲線を示す図。
層の磁化曲線を示す図。
【図６】記録再生分離型ヘッドの断面模式図。
【図７】（ａ）は本発明による磁気記憶装置の平面模式
図、（ｂ）はそのＡ−Ａ’縦断面図。
図、（ｂ）はそのＡ−Ａ’縦断面図。
【図８】磁気トンネル効果を利用した高感度素子の層構
成を示す図。
成を示す図。
【図９】低ノイズ特性が得られたＦｅＴａＣ合金の組成
領域を示す図。
領域を示す図。
１１…基板、１２…プリコート層、１３…軟磁性下地
層、１４…中間層、１５…垂直記録層、１６…保護層、
１７…潤滑層、６１…主磁極、６２…記録コイル、６３
…補助磁極兼上部シールド、６４…ＧＭＲ素子、６５…
下部シールド、７１…垂直磁気記録媒体、７２…磁気記
録媒体駆動部、７３…磁気ヘッド、７４…磁気ヘッド駆
動部、７５…記録再生処理系、８１…上部電極、８２…
反強磁性層、８３…磁化固定層、８４…絶縁層、８５…
磁化自由層、８６…下部電極。
層、１４…中間層、１５…垂直記録層、１６…保護層、
１７…潤滑層、６１…主磁極、６２…記録コイル、６３
…補助磁極兼上部シールド、６４…ＧＭＲ素子、６５…
下部シールド、７１…垂直磁気記録媒体、７２…磁気記
録媒体駆動部、７３…磁気ヘッド、７４…磁気ヘッド駆
動部、７５…記録再生処理系、８１…上部電極、８２…
反強磁性層、８３…磁化固定層、８４…絶縁層、８５…
磁化自由層、８６…下部電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本多 幸雄 東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 Ｆターム(参考） 5D006 BB07 BB08 CA03 CA05 CA06 5E049 AA01 AA09 AC05 BA08 DB11
Claims (6)
- 【請求項１】 基板上に形成された軟磁性下地層と、該
軟磁性下地層上に形成された非磁性の中間層と、該中間
層上に形成された垂直記録層とを有し、前記軟磁性下地
層はＦｅとＴａとＣとを含有し、該Ｔａ濃度が８ａｔ％
以上１５ａｔ％以下であることを特徴とする垂直磁気記
録媒体。 - 【請求項２】 請求項１に記載の垂直磁気記録媒体にお
いて、前記Ｔａ濃度とＣ濃度の比（Ｔａ濃度／Ｃ濃度）
が０．５以上０．９以下であることを特徴とする垂直磁
気記録媒体。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載の垂直磁気記録媒
体において、前記基板と前記軟磁性下地層の間に非磁性
の非晶質もしくは微結晶プリコート層を有することを特
徴とする垂直磁気記録媒体。 - 【請求項４】 基板上に形成された軟磁性下地層と、該
軟磁性下地層上に形成された非磁性の中間層と、該中間
層上に形成された垂直記録層とを有する垂直磁気記録媒
体において、２９８Ｋおよび１７３Ｋの温度でヘッド走
行方向に磁界を印加して測定した前記軟磁性下地層の面
内保磁力をそれぞれＨｃ（２９８Ｋ）およびＨｃ（１７
３Ｋ）とした場合、Ｈｃ（２９８Ｋ）は１Ｏｅ以下であ
り、Ｈｃ（１７３Ｋ）は３Ｏｅ以上であることを特徴と
する垂直磁気記録媒体。 - 【請求項５】 請求項１〜３のいずれか１項に記載の垂
直磁気記録媒体において、２９８Ｋおよび１７３Ｋの温
度でヘッド走行方向に磁界を印加して測定した前記軟磁
性下地層の面内保磁力をそれぞれＨｃ（２９８Ｋ）およ
びＨｃ（１７３Ｋ）とした場合、Ｈｃ（２９８Ｋ）は１
Ｏｅ以下であり、Ｈｃ（１７３Ｋ）は３Ｏｅ以上である
ことを特徴とする垂直磁気記録媒体。 - 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか１項に記載の垂
直磁気記録媒体と、該垂直磁気記録媒体を記録方向に駆
動する駆動部と、記録部と再生部とを備えた磁気ヘッド
と、前記磁気ヘッドを前記垂直磁気記録媒体に対して相
対運動させる手段と、前記磁気ヘッドの信号入力と該磁
気ヘッドからの出力信号再生を行なうための記録再生処
理手段を有し、前記磁気ヘッド再生部が磁気抵抗効果も
しくは磁気トンネル効果を利用した高感度素子で構成さ
れることを特徴とする磁気記憶装置。
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| JP2947029B2 (ja) | 1993-09-13 | 1999-09-13 | 日本ビクター株式会社 | 垂直磁気記録媒体 |
| JPH10233016A (ja) * | 1997-02-21 | 1998-09-02 | Hitachi Ltd | 面内磁気記録媒体およびそれを用いた磁気記憶装置 |
| US6120890A (en) * | 1997-12-12 | 2000-09-19 | Seagate Technology, Inc. | Magnetic thin film medium comprising amorphous sealing layer for reduced lithium migration |
| JPH11191217A (ja) | 1997-12-26 | 1999-07-13 | Victor Co Of Japan Ltd | 垂直磁気記録媒体の製造方法 |
| US6562489B2 (en) * | 1999-11-12 | 2003-05-13 | Fujitsu Limited | Magnetic recording medium and magnetic storage apparatus |
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- 2001-12-26 US US10/025,784 patent/US6858330B2/en not_active Expired - Fee Related
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| US20020122958A1 (en) | 2002-09-05 |
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